أول طلاء في العالم مستوحى من الفراشات.. موفر للطاقة بديل فريد صديق للبيئة متعدد الألوان

استوحى باحث الإلهام من الفراشات لابتكار أول بديل صديق للبيئة وواسع النطاق ومتعدد الألوان للملونات القائمة على الأصباغ ، والتي يمكن أن تسهم في جهود توفير الطاقة والمساعدة تقليل الاحتباس الحراري.

الباحث بجامعة سنترال فلوريدا ديباشيس تشاندا ، الأستاذ في مركز تكنولوجيا العلوم النانوية التابع لجامعة كاليفورنيا، تم نشر التطوير اليوم في Science Advances كمقالة مميزة.

يقول تشاندا : “إن مجموعة الألوان والأشكال في العالم الطبيعي مدهشة – من الزهور الملونة والطيور والفراشات إلى الكائنات الموجودة تحت الماء مثل الأسماك ورأسيات الأرجل”. “يعمل اللون الهيكلي كآلية أولية لتوليد اللون في العديد من الأنواع الزاهية للغاية حيث ينتج الترتيب الهندسي لمادة عديمة اللون عادةً كل الألوان. من ناحية أخرى ، مع الصباغ من صنع الإنسان ، هناك حاجة إلى جزيئات جديدة لكل لون موجود.”

يستخدم الترتيب الهيكلي النانوي للمواد عديمة اللون 

بناءً على هذه الإلهام الحيوي ، ابتكر فريق البحث في Chanda طلاء بلازمونيك ، والذي يستخدم الترتيب الهيكلي النانوي للمواد عديمة اللون – الألومنيوم وأكسيد الألومنيوم – بدلاً من الأصباغ لإنشاء الألوان.

بينما تتحكم الملونات الصباغية في امتصاص الضوء بناءً على الخاصية الإلكترونية لمادة الصباغ، وبالتالي يحتاج كل لون إلى جزيء جديد، تتحكم الملونات الهيكلية في طريقة انعكاس الضوء أو تشتيته أو امتصاصه بناءً على الترتيب الهندسي للبنى النانوية.

هذه الألوان الهيكلية صديقة للبيئة لأنها تستخدم المعادن والأكاسيد فقط، على عكس الألوان القائمة على الأصباغ الحالية التي تستخدم جزيئات اصطناعية.

قام الباحثون بدمج رقائق الألوان الهيكلية الخاصة بهم مع مادة رابطة تجارية لتشكيل دهانات طويلة الأمد من جميع الألوان.

يبقى لقرون

يقول تشاندا: “يتلاشى اللون الطبيعي لأن الصبغة تفقد قدرتها على امتصاص الفوتونات، “هنا، لسنا مقيدين بهذه الظاهرة، بمجرد أن نرسم شيئًا ما بلون بنيوي، يجب أن يبقى لقرون”.

ويضيف الباحث، بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن الطلاء البلازموني يعكس طيف الأشعة تحت الحمراء بالكامل، فإن الطلاء يمتص حرارة أقل، مما يؤدي إلى بقاء السطح السفلي بمقدار 25 إلى 30 درجة فهرنهايت، أكثر برودة مما لو كان مغطى بطلاء تجاري قياسي.

يقول تشاندا: “أكثر من 10٪ من إجمالي الكهرباء في الولايات المتحدة تذهب إلى استخدام مكيفات الهواء”، “الفرق في درجات الحرارة وعود طلاء البلازمونيك سيؤدي إلى توفير كبير في الطاقة، كما أن استخدام كهرباء أقل للتبريد سيقلل أيضًا من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، ويقلل من ظاهرة الاحتباس الحراري”.

ويوضح الباحث ، أن طلاء Plasmonic خفيف الوزن للغاية، هذا يرجع إلى نسبة مساحة الطلاء الكبيرة إلى السماكة، مع تحقيق تلوين كامل بسماكة طلاء لا تتجاوز 150 نانومترًا، مما يجعله أخف طلاء في العالم.

الطلاء خفيف الوزن، لدرجة أن حوالي 3 أرطال فقط من الطلاء البلازموني يمكن أن يغطي طائرة بوينج 747، والتي تتطلب عادة أكثر من 1000 رطل من الطلاء التقليدي، ويبرر الباحث إن اهتمامه بالألوان الهيكلية ينبع من حيوية الفراشات، حيث يقول: “عندما كنت طفلاً، كنت أرغب دائمًا في بناء فراشة”، “اللون يلفت اهتمامي.”

بحث مستقبلي

يقول تشاند، إن الخطوات التالية للمشروع تشمل المزيد من الاستكشاف لجوانب توفير الطاقة للطلاء لتحسين صلاحيتها كطلاء تجاري، “صُنع طلاء الأصباغ التقليدي في منشآت كبيرة حيث يمكنهم إنتاج مئات الجالونات من الطلاء”، “في هذه اللحظة، ما لم نمر بعملية التوسع، لا يزال الإنتاج في مختبر أكاديمي مكلفًا”.

ويوضح : “نحتاج إلى إحضار شيء مختلف، مثل، عدم السمية، وتأثير التبريد، والوزن الخفيف، إلى البحث حيث لا تستطيع الدهانات التقليدية الأخرى تقديمها”.

تابعنا على تطبيق نبض